(57)【要約】【課題】より簡易な構成によって一次側あるいは二次側の圧力変動による弁部の開度の変化を抑制して、前記弁部の開度を適正に制御することができる新規な比例電磁弁を提供する。【解決手段】第１ダイヤフラム５０と第２ダイヤフラム６０とを一体に有する弁機構体３０が配置され、第１及び第２ダイヤフラム５０，６０を加圧手段７０，８０によってそれぞれ弁室２０方向に所定圧力で加圧して弁室２０内を流通する流体の流量を制御するようにした弁において、加圧手段７０，８０のいずれか一方をスプリングとし、他方を入力信号に比例して作動する駆動部材とし、第１及び第２ダイヤフラム５０，６０におけるそれぞれのダイヤフラム部の膜部最大径（Ｌ１，Ｌ２）と膜部最小径（Ｓ１，Ｓ２）を２分した位置での中間直径距離（Ｍ１，Ｍ２）を、前記弁室のオリフィス径（Ｏ）の約０．５〜２倍の範囲内とした。【選択図】図１
2006283967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流出入のための第１開口及び第２開口が弁座を介して設けられた弁室内に、前記弁座をシールする弁部と前記第１開口側に配された第１ダイヤフラムと前記第２開口側に配された第２ダイヤフラムとを一体に有する弁機構体が配置され、前記第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムを加圧手段によってそれぞれ弁室方向に所定圧力で加圧して前記弁室内を流通する流体の流量を制御するようにした弁において、
前記第１及び第２ダイヤフラムの加圧手段のいずれか一方をスプリングとし、他方を入力信号に比例して作動する駆動部材とするとともに、
前記第１及び第２ダイヤフラムにおけるそれぞれのダイヤフラム部の膜部最大径（Ｌ１，Ｌ２）と膜部最小径（Ｓ１，Ｓ２）を２分した位置での中間直径距離（Ｍ１，Ｍ２）を、前記弁室のオリフィス径（Ｏ）の約０．５〜２倍の範囲内とした
ことを特徴とする比例電磁弁。
【請求項２】
前記第１及び第２ダイヤフラムの各中間直径距離（Ｍ１，Ｍ２）が、前記オリフィス径の約０．７〜１．３倍の範囲内である請求項１に記載の比例電磁弁。
【請求項３】
前記駆動部材が板バネ部材によって前後を支持された可動鉄心を有するソレノイド構造である請求項１又は２に記載の比例電磁弁。
【請求項４】
前記弁機構体が、前記弁部を有する第１ダイヤフラム側と第２ダイヤフラム側とで分離可能に構成され、前記第２ダイヤフラムにサックバック機構が設けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の比例電磁弁。
【請求項５】
第１ダイヤフラムあるいは第２ダイヤフラムと各加圧手段との間のいずれか一方または双方に補助ダイヤフラムが配置されるとともに、前記補助ダイヤフラムと第１あるいは第２ダイヤフラムとの間に流体を外部へ排出するための流体排出部が形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の比例電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントローラ等の制御部からの入力信号に比例して流体（液体あるいは気体）の制御を行う比例電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造等で流体を制御する際には、マスフローコントローラー等の流体制御機器が使用される。このような流体制御機器としては、入力信号に比例して流体の制御を行う比例電磁弁が知られており、例えば、電圧又は電流が通電されるコイルと、固定鉄心及び可動鉄心を有する作動部と、弁室の弁座を開閉する弁部とを備え、コイルに通電される入力信号を制御して固定鉄心又は可動鉄心を励磁し、前記可動鉄心を進退させることによって前記弁部を開閉して流体を制御するように構成される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような従来の比例電磁弁では、弁部を開放して流体を流通させる際に前記弁部を開閉させる作動部が前記流体と接触するため、腐食性のある強酸又は強アルカリ等の流体や半導体ＣＭＰスラリー等の詰まりやすい流体等を流通させるのに適さないという問題がある。そして、この問題を解消するためには、前記作動部に流体が接触しないようにダイヤフラムを用いて作動部と流体の流路とを隔離する必要があった。
【０００４】
ところで、従来の比例電磁弁に一枚のダイヤフラムを設けたとしても、一次側（流入側）あるいは二次側（流出側）の圧力変動が作動部の吸引力に加減されるため、適正な開度制御が困難であった。そこで、モータ等を別途設け、一次側あるいは二次側の圧力変動が発生した場合に前記モータを用いて弁部の位置制御を行うことにより、適正に開度制御を実施する方法がある。しかしながら、モータ等による弁部の開度制御は、制御機構が複雑であったり、圧力変動が発生した際の位置制御の応答速度が遅い等の問題の他、前記モータの回転運動を往復運動に変換するためにバックラッシュが発生したり、殆ど同じ位置での微小な動きを繰り返すためにモータの寿命が短くなる等の問題があるため、より簡易な構成によって適正な開度制御を実施することが切望されている。
【特許文献１】特開２００２−３５７２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、より簡易な構成によって一次側あるいは二次側の圧力変動による弁部の開度の変化を抑制して、前記弁部の開度を適正に制御することができる新規な比例電磁弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、請求項１の発明は、流体の流出入のための第１開口及び第２開口が弁座を介して設けられた弁室内に、前記弁座をシールする弁部と前記第１開口側に配された第１ダイヤフラムと前記第２開口側に配された第２ダイヤフラムとを一体に有する弁機構体が配置され、前記第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムを加圧手段によってそれぞれ弁室方向に所定圧力で加圧して前記弁室内を流通する流体の流量を制御するようにした弁において、前記第１及び第２ダイヤフラムの加圧手段のいずれか一方をスプリングとし、他方を入力信号に比例して作動する駆動部材とするとともに、前記第１及び第２ダイヤフラムにおけるそれぞれのダイヤフラム部の膜部最大径（Ｌ１，Ｌ２）と膜部最小径（Ｓ１，Ｓ２）を２分した位置での中間直径距離（Ｍ１，Ｍ２）を、前記弁室のオリフィス径（Ｏ）の約０．５〜２倍の範囲内としたことを特徴とする比例電磁弁に係る。
【０００７】
請求項２の発明は、前記第１及び第２ダイヤフラムの各中間直径距離（Ｍ１，Ｍ２）が、前記オリフィス径の約０．７〜１．３倍の範囲内である請求項１に記載の比例電磁弁に係る。
【０００８】
請求項３の発明は、前記駆動部材が板バネ部材によって前後を支持された可動鉄心を有するソレノイド構造である請求項１又は２に記載の比例電磁弁に係る。
【０００９】
請求項４の発明は、前記弁機構体が、前記弁部を有する第１ダイヤフラム側と第２ダイヤフラム側とで分離可能に構成され、前記第２ダイヤフラムにサックバック機構が設けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の比例電磁弁に係る。
【００１０】
請求項５の発明は、第１ダイヤフラムあるいは第２ダイヤフラムと各加圧手段との間のいずれか一方または双方に補助ダイヤフラムが配置されるとともに、前記補助ダイヤフラムと第１あるいは第２ダイヤフラムとの間に流体を外部へ排出するための流体排出部が形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の比例電磁弁に係る。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明に係る比例電磁弁によれば、流体の流出入のための第１開口及び第２開口が弁座を介して設けられた弁室内に、前記弁座をシールする弁部と前記第１開口側に配された第１ダイヤフラムと前記第２開口側に配された第２ダイヤフラムとを一体に有する弁機構体が配置され、前記第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムを加圧手段によってそれぞれ弁室方向に所定圧力で加圧して前記弁室内を流通する流体の流量を制御するようにした弁において、前記第１及び第２ダイヤフラムの加圧手段のいずれか一方をスプリングとし、他方を入力信号に比例して作動する駆動部材とするとともに、前記第１及び第２ダイヤフラムにおけるそれぞれのダイヤフラム部の膜部最大径と膜部最小径を２分した位置での中間直径距離を、前記弁室のオリフィス径の約０．５〜２倍の範囲内としたので、構成が極めて簡易であるとともに、第１開口側（一次側）あるいは第２開口側（二次側）で流体の圧力変動が発生した場合であっても、第１及び第２ダイヤフラムが圧力変動の影響を受けにくくなり、前記圧力変動による弁部の開度の変化を抑制することができて前記弁部の開度の制御を適正に行うことができる。
【００１２】
請求項２によれば、請求項１において、前記第１及び第２ダイヤフラムの各中間直径距離が、前記オリフィス径の約０．７〜１．３倍の範囲内であるため、前記第１及び第２ダイヤフラムに対する流体の圧力変動の影響をさらに抑制することができる。
【００１３】
請求項３によれば、請求項１又は２において、前記駆動部材が板バネ部材によって前後を支持された可動鉄心を有するソレノイド構造であるため、前記駆動部材による加圧手段を円滑に作動させることができ、極めて効果的に加圧を行うことができる。
【００１４】
請求項４によれば、請求項１ないし３において、前記弁機構体が、前記弁部を有する第１ダイヤフラム側と第２ダイヤフラム側とで分離可能に構成され、前記第２ダイヤフラムにサックバック機構が設けられているため、弁室内の圧力が低下して、第２開口に適宜接続される配管（図示せず）内の流体を引き戻すことができ、液もれの防止や流体の流量の誤差修正等を行うことができる。
【００１５】
請求項５によれば、請求項１ないし４において、第１ダイヤフラムあるいは第２ダイヤフラムと各加圧手段との間のいずれか一方または双方に補助ダイヤフラムが配置されるとともに、前記補助ダイヤフラムと第１あるいは第２ダイヤフラムとの間に流体を外部へ排出するための流体排出部が形成されているため、第１あるいは第２ダイヤフラムから流体が透過あるいは漏洩した場合であっても前記流体が各加圧手段と接触することがなく、前記各加圧手段が腐食する等の不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例に係る比例電磁弁の閉弁状態の縦断面図、図２は同比例電磁弁の開弁状態の縦断面図、図３は第１ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より大きく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図、図４は第２ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より大きく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図、図５は第１ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より小さく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図、図６は第２ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より小さく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図、図７は通常時の可動鉄心の状態を表した要部断面図、図８は通電時の可動鉄心の状態を表した要部断面図、図９は任意の開度における第１ダイヤフラムの中間直径距離と圧力変動の関係を表したグラフ、図１０は任意の開度における第２ダイヤフラムの中間直径距離と圧力変動の関係を表したグラフ、図１１は駆動部材による加圧手段の入力信号と流量との関係を表したグラフ、図１２は本発明の比例電磁弁の二次側に流量計を配置した流体制御機器の回路図、図１３は図９の流体制御機器が複数接続された流体制御機器の回路図、図１４は本発明の比例電磁弁の二次側に２つの圧力センサを配置した流体制御機器の回路図、図１５は本発明の比例電磁弁の二次側に１つの圧力センサを配置した流体制御機器の回路図、図１６はサックバック機構が設けられた比例電磁弁の縦断面図、図１７は図１６の比例電磁弁のサックバック機構が作動した状態を表した縦断面図、図１８は補助ダイヤフラムが設けられた比例電磁弁の縦断面図である。
【００１７】
図１及び図２に示す本発明の一実施例に係る比例電磁弁１０は、弁室２０と、弁機構体３０と、加圧手段７０，８０とを備える。図において、符号１１はフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂からなるボディ本体、１２は枠体、１３は通電部である。
【００１８】
弁室２０は、前記ボディ本体１１内に形成され、流体の流出入のための第１開口２１及び第２開口２２が弁座２５を介して設けられている。符号２３はオリフィス部、２６は第１開口側弁室、２７は第２開口側弁室、２８は第１開口側弁室２６と第２開口側弁室２７との接続流路である。なお、実施例では、第１開口２１は流体の流入側（一次側）、第２開口２２は流体の流出側（二次側）とされている。
【００１９】
弁機構体３０は、弁室２０内に配置され、弁座２５をシールする弁部４０と第１開口２１側に配された第１ダイヤフラム５０と第２開口２２側に配された第２ダイヤフラム６０とを一体に有する。実施例の弁機構体３０は、ボディ本体１１と同様にフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂からなり、第１ダイヤフラム５０と第２ダイヤフラム６０とが連結部３１を介して一体に形成されるとともに、前記連結部３１の第１開口側弁室２６側に弁部４０が形成されてオリフィス部２３を開閉するように構成されている。なお、図中の符号３２は後述の加圧手段８０の作動を弁機構体３０に伝達する伝達部材、４５は第２開口側弁室２７側に形成された膨出部である。
【００２０】
弁機構体３０の弁部４０は、図３に示すように、第１開口２１側からの流体圧力に対する受圧面４１と、第２開口２２側からの流体圧力に対する受圧面４２とを有する。実施例の弁部４０では、前記受圧面４１は、オリフィス部２３より内側に形成された前記弁部４０前側のテーパ面であり、前記受圧面４２は、前記オリフィス部２３より内側に形成された前記弁部４０後側のテーパ面及び平坦面である。図中の符号４３は前記受圧面４１に連続して形成された前記オリフィス部２３より外側のテーパ面、４４は前記オリフィス部２３より外側に形成された弁部４０後側のテーパ面を表す。
【００２１】
また、弁機構体３０の膨出部４５は、図４に示すように、第２開口２２側からの流体圧力に対する受圧面４６と、第１開口２１側からの流体圧力に対する受圧面４７とを有する。実施例の膨出部４５では、前記受圧面４６は、オリフィス部２３より内側に形成された前記膨出部４５後側のテーパ面であり、前記受圧面４７は、前記オリフィス部２３より内側に形成された前記膨出部４５前側のテーパ面及び平坦面である。図中の符号４８は前記受圧面４６に連続して形成された前記オリフィス部２３より外側のテーパ面、４９は前記オリフィス部２３より外側に形成された膨出部４５前側のテーパ面である。
【００２２】
第１ダイヤフラム５０は、図３及び図５に示すように、連結部３１の第１開口２１側に一体に形成され、ダイヤフラム面である薄肉の膜部（可動部）５１と、ボディ本体１１に固定される外周部５２を有する。この第１ダイヤフラム５０では、膜部５１の受圧面５１ａに対して作用する第１開口２１側からの流体圧力Ｐ１が、前記弁部４０の受圧面４１に対して作用する第１開口２１側からの流体圧力Ｐ２によってほぼ相殺されるように、前記膜部５１の最大径Ｌ１と最小径Ｓ１を２分した位置での中間直径距離Ｍ１が、オリフィス径Ｏの約０．５〜２倍の範囲内に構成され、より好ましくは、請求項２の発明として規定したように、前記中間直径距離Ｍ１はオリフィス径Ｏの約０．７〜１．３倍の範囲内とされる。
【００２３】
この第１ダイヤフラム５０の膜部５１の最大径Ｌ１と最小径Ｓ１を２分した位置での中間直径距離Ｍ１は、前記膜部５１の受圧面５１ａに対して第１開口２１側からの流体圧力Ｐ１が作用する際のいわゆる第１ダイヤフラム５０の膜部５１の有効受圧径として考えることができる。また、弁部４０では、第１開口２１側から流体圧力を受けた場合、オリフィス部２３より外側のテーパ面４３及び平坦面４４にそれぞれ作用する流体圧力Ｐ３，Ｐ４が相殺されるため、第１開口２１側からの流体圧力Ｐ２は弁部４０の受圧面４１に作用するものとして考えることができる。
【００２４】
そこで、図３に示すように、第１ダイヤフラム５０の膜部５１の中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏの１〜２倍の範囲内で形成した場合では、前記流体圧力Ｐ１，Ｐ２をほぼ相殺することができる。前記中間直径距離Ｍ１を前記オリフィス径Ｏの２倍より大きく形成した場合は、第１ダイヤフラム５０の膜部５１に対して作用する流体圧力Ｐ１が大きくなりすぎて流体圧力Ｐ２によって相殺されない。すなわち、図９のグラフに示すように、膜部５１の中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏの２倍より大きく形成した場合（符号Ａ２）には、第１開口２１側流体の圧力変動による力が開弁方向に大きく作用して適正な開度制御が困難となるのに対し、膜部５１の中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏの１〜２倍に形成すれば（符号Ａ１）、第１開口２１側流体の圧力変動が大きい場合であっても開弁方向に作用する力を極めて小さくすることができ、圧力変動の影響を抑制することができる。なお、図中の符号Ｃは流体の圧力変動による力に対して適正な開度制御が可能な範囲を表す。
【００２５】
また、図５に示すように、第１ダイヤフラム５０の膜部５１の中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏの０．５〜１倍の範囲内で形成した場合であっても、前記流体圧力Ｐ１，Ｐ２をほぼ相殺することができ、前記中間直径距離Ｍ１を前記オリフィス径Ｏの０．５倍より小さく形成した場合は、第１ダイヤフラム５０の膜部５１に対して作用する流体圧力Ｐ１が小さくなりすぎて流体圧力Ｐ２によって相殺されない。すなわち、図９のグラフに示すように、膜部５１の中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏの０．５倍より小さく形成した場合（符号Ｂ２）には、第１開口２１側流体の圧力変動による力が閉弁方向に大きく作用して適正な開度制御が困難となるのに対し、膜部５１の中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏの０．５〜１倍に形成すれば（符号Ｂ１）、第１開口２１側流体の圧力変動が大きい場合であっても閉弁方向に作用する力を極めて小さくすることができ、圧力変動の影響を抑制することができる。
【００２６】
一方、第２ダイヤフラム６０は、図４及び図６に示すように、連結部３１の第２開口２２側に一体に形成され、ダイヤフラム面である薄肉の膜部（可動部）６１と、ボディ本体１１に固定される外周部６２を有する。この第２ダイヤフラム６０では、膜部６１の受圧面６１ａに対して作用する第２開口２２側からの流体圧力Ｐ５が、前記膨出部４５の受圧面４６に対して作用する第２開口２２側からの流体圧力Ｐ６によってほぼ相殺されるように、前記膜部６１の最大径Ｌ２と最小径Ｓ２を２分した位置での中間直径距離Ｍ２が、オリフィス径Ｏの約０．５〜２倍の範囲内に構成され、より好ましくは、請求項２の発明として規定したように、前記中間直径距離Ｍ２はオリフィス径Ｏの約０．７〜１．３倍の範囲内とされる。
【００２７】
この第２ダイヤフラム６０の膜部６１の最大径Ｌ２と最小径Ｓ２を２分した位置での中間直径距離Ｍ２は、前記膜部６１の受圧面６１ａに対して第２開口２２側からの流体圧力Ｐ５が作用する際のいわゆる第２ダイヤフラム６０の膜部６１の有効受圧径として考えることができる。また、膨出部４５では、第２開口２２側から流体圧力を受けた場合、オリフィス部２３より外側のテーパ面４８，４９にそれぞれ作用する流体圧力Ｐ７，Ｐ８が相殺されるため、第２開口２２側からの流体圧力Ｐ６は膨出部４５の受圧面４６に作用するものとして考えることができる。なお、膨出部４５の受圧面４７に作用する流体圧力Ｐ１０は、前記弁部４０の受圧面４２に作用する流体圧力Ｐ９によって相殺される。
【００２８】
そこで、図４に示すように、第２ダイヤフラム６０の膜部６１の中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏの１〜２倍の範囲内で形成した場合では、前記流体圧力Ｐ５，Ｐ６をほぼ相殺することができる。前記中間直径距離Ｍ２を前記オリフィス径Ｏの２倍より大きく形成した場合は、第２ダイヤフラム６０の膜部６１に対して作用する流体圧力Ｐ５が大きくなりすぎて流体圧力Ｐ６によって相殺されない。すなわち、図１０のグラフに示すように、膜部６１の中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏの２倍より大きく形成した場合（符号Ｄ２）には、第２開口２２側流体の圧力変動による力が閉弁方向に大きく作用して適正な開度制御が困難となるのに対し、膜部６１の中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏの１〜２倍に形成すれば（符号Ｄ１）、第２開口２２側流体の圧力変動が大きい場合であっても閉弁方向に作用する力を極めて小さくすることができ、圧力変動の影響を抑制することができる。
【００２９】
また、図６に示すように、第２ダイヤフラム６０の膜部６１の中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏの０．５〜１倍の範囲内で形成した場合であっても、前記流体圧力Ｐ５，Ｐ６をほぼ相殺することができ、前記中間直径距離Ｍ２を前記オリフィス径Ｏの０．５倍より小さく形成した場合は、第２ダイヤフラム６０の膜部６１に対して作用する流体圧力Ｐ５が小さくなりすぎて流体圧力Ｐ６によって相殺されない。すなわち、図１０のグラフに示すように、膜部６１の中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏの０．５倍より小さく形成した場合（符号Ｅ２）には、第２開口２２側流体の圧力変動による力が開弁方向に大きく作用して適正な開度制御が困難となるのに対し、膜部６１の中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏの０．５〜１倍に形成すれば（符号Ｅ１）、第２開口２２側流体の圧力変動が大きい場合であっても開弁方向に作用する力を極めて小さくすることができ、圧力変動の影響を抑制することができる。
【００３０】
加圧手段７０，８０は、第１ダイヤフラム５０及び第２ダイヤフラム６０をそれぞれ弁室２０方向に所定圧力で加圧して前記弁室２０内を流通する流体の流量を制御するように構成される。実施例において、第１開口２１側の加圧手段７０はスプリング、第２開口２２側の加圧手段８０は駆動部材とされる。
【００３１】
スプリングによる加圧手段７０は、一定のスプリング荷重によって第１ダイヤフラム５０を常時弁室２０方向に付勢保持する。図の符号７１はスプリングによる加圧手段７０のためのスプリングホルダー、７２は弁機構体３０の第１開口２１側端部が嵌挿されたスプリングホルダーである。
【００３２】
駆動部材による加圧手段８０は、通電部１３に別途接続されたコントローラ等の制御部（図示せず）からの入力信号に比例して作動することによって伝達部材３２を介して弁機構体３０を進退させて弁部４０の開閉を行うように構成される。駆動部材としては、図示しかつ請求項３の発明として規定したように、板バネ部材８３，８４によって前後を支持された可動鉄心８５を有するソレノイド構造にすることが好ましく勧められる。図において、符号８１は板バネ部材８３，８４を固定するための筒状部材、８２はその内壁、８６は固定鉄心、８７はコイル、８８は補助鉄心である。
【００３３】
実施例において、可動鉄心８５は、その両端面が断面円弧状に形成された略円柱形状の鉄心からなり、図７及び図８に示すように、前記各両端面の略中心部にそれぞれ形成された係合突部８５ａ，８５ｂが前記板バネ部材８３，８４の係合孔部８３ａ，８４ａに係合されることによって、筒状部材８１の内壁８２に接することなく略中央位置で支持されるように構成される。
【００３４】
そして、通常時（非通電時）では、図１及び図７に示すように、可動鉄心８５が板バネ部材８３，８４によって駆動部材後方に付勢保持されるため、弁機構体３０は前記スプリングによる加圧手段７０の付勢力によって後退状態（閉弁状態）となる。一方、通電時では、図２及び図８に示すように、コイル８７の電磁誘導によって可動鉄心８５が板バネ部材８３，８４の付勢力に抗して前進する。その際、可動鉄心８５は、前述の如く板バネ部材８３，８４によって略中央位置に支持されるため、前記内壁８２に接することなく作動する。
【００３５】
そこで、前記可動鉄心８５の作動について、図１１のグラフを用いて説明すると、例えば、可動鉄心８５が内壁８２と接して摺動する場合には、所定の入力信号に応じて進退する際に内壁８２との摩擦等によって急激に作動する等の不安定な作動となる（符号Ｆ２）のに対し、可動鉄心８５を板バネ部材８３，８４によって略中央位置に支持することで該可動鉄心８５は内壁８２に接することなく作動するため、所定の入力信号に応じて円滑に進退させることができる（符号Ｆ１）。このように、駆動部材を上記ソレノイド構造とすることにより、極めて効果的に加圧を行うことができる。
【００３６】
上記の如く構成された比例電磁弁１０では、第１及び第２ダイヤフラム５０，６０におけるそれぞれの膜部５１，６１の最大径Ｌ１，Ｌ２と最小径Ｓ１，Ｓ２を２分した位置での中間直径距離Ｍ１，Ｍ２を、弁室２０のオリフィス径Ｏの約０．５〜２倍の範囲内とすることにより、前記第１及び第２ダイヤフラム５０，６０へのそれぞれの流体圧力の影響を抑制することが可能となる。したがって、第１開口側（一次側）あるいは第２開口側（二次側）で流体の圧力変動が発生した場合であっても、前記第１及び第２ダイヤフラム５０，６０が圧力変動の影響を受けにくくなって前記圧力変動による弁部４０の開度の変化を抑制することができ、簡易な構成によって前記弁部４０の開度の制御を適正に行うことができる。
【００３７】
次に、本発明の比例電磁弁１０を用いた流体制御機器について図１２ないし図１５に従って説明する。なお、図１２ないし図１５において、同一の符号は同一の構成を表すものとする。
【００３８】
図１２の流体制御機器１００は、比例電磁弁１０の二次側（第２開口２２側）に流量計１０１を配置するとともに、該流量計１０１からの信号を受け取り演算して弁部４０の所定の開度を維持するための信号を前記比例電磁弁１０に送信するコントローラ１０２とを有する。図において、符号１０３は流体供給部、１０４は流体供給流路、１０５は薬液槽、１０６は開閉弁を表す。
【００３９】
この流体制御機器１００では、前記流量計１０１で検知された実際の流量に基づいて、所定流量となる弁部４０の開度が維持されるようにコントローラ１０２で演算が行われ、その演算結果に応じた制御信号（ここでは電流）が前記比例電磁弁１０のコイル３７に通電されて、薬液槽１０５へ供給される流体の流量制御が行われる。
【００４０】
図１３の流体制御機器１１０は、前記流体制御機器１００と同一に構成された複数（ここでは３つ）の流体制御機器１００ａ，１００ｂ，１００ｃを、混合流路１１１を介して接続し、複数の流体を混合するように構成される。この流体制御機器１１０では、各流体制御機器１００ａ，１００ｂ，１００ｃの各流量が所定の混合比率となるようにそれぞれ流量制御が行われる。
【００４１】
図１４の流体制御機器１２０は、比例電磁弁１０の二次側（第２開口２２側）に絞り部１２１を介して２つの圧力センサ１２２，１２３を配置したものである。この流体制御機器１２０では、前記各圧力センサ１２２，１２３で検知されたそれぞれの圧力がコントローラ１０２に送信され、前記各圧力の差圧から比例電磁弁１０の二次側の流量を算出し、この流量に基づいて薬液槽１０５へ供給される流体の流量制御が行われる。
【００４２】
図１５の流体制御機器１３０は、比例電磁弁１０の二次側（第２開口２２側）に圧力センサ１２２を配置したものである。この流体制御機器１３０では、前記圧力センサ１２２で検知された圧力に基づいて、所定流量となる弁部４０の開度が維持されるようにコントローラ１０２で演算が行われ、その演算結果に応じて薬液槽１０５へ供給される流体の流量制御が行われる。
【００４３】
なお、本発明の比例電磁弁は、上記実施例で述べた構成に限るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、実施例では、弁機構体３０の第２開口側弁室２７側に膨出部４５を形成したが、前記弁機構体３０に膨出部４５を形成しないように構成してもよい。この場合、第２ダイヤフラム６０の膜部６１に対して作用する流体圧力Ｐ５は、前記弁部４０の受圧面４２に作用する流体圧力Ｐ９によって相殺される。
【００４４】
また、図１６及び図１７に図示の比例電磁弁１０Ａの如く、弁機構体３０Ａを、弁部４０を有する第１ダイヤフラム５０側と第２ダイヤフラム６０側とで分離可能に構成し、第２ダイヤフラム６０にサックバック機構３５を設けるように構成することもできる。以下の実施例において、図１及び図２に示した実施例と同一符号は同一の構成を表すものとして、その説明を省略する。
【００４５】
この実施例の弁機構体３０Ａでは、図示したことからよく理解されるように、弁部４０と第１ダイヤフラム５０とを有する第一機構体３３と、第２ダイヤフラム６０を有する第二機構体３４とが分離可能に遊嵌結合されている。そして、第二機構体３４の加圧手段８０側には、サックバック機構３５が第２ダイヤフラム６０と一体に形成されている。
【００４６】
サックバック機構３５は、第２ダイヤフラム６０に取り付けられたスプリングホルダー３７を介して前記第２ダイヤフラム６０を弁室２０方向と反対方向に付勢するバネ部材３６を備える。このサックバック機構３５では、スプリングホルダー３７が加圧手段８０の作動を弁機構体３０Ａに伝達する伝達部材も兼ねている。
【００４７】
上記の如くサックバック機構３５を有することにより、駆動部材による加圧手段８０の加圧力を所定値以下に下げて閉弁状態となった際に、前記バネ部材３６の付勢力が加圧手段８０の加圧力以上となることによって第二機構体３４が第一機構体３３から分離して弁室２０方向と反対方向に後退し、第２開口側弁室２７内の容積が大きくなる。これにより、弁室２０（第２開口側弁室２７）内の圧力が低下して、第２開口２２に適宜接続される配管（図示せず）内の流体を引き戻すことができ、液もれの防止や流体の流量の誤差修正等を行うことができる。
【００４８】
さらに、図１８に示す比例電磁弁１０Ｂのように、第２ダイヤフラム６０と加圧手段８０との間に補助ダイヤフラム９０を配置するとともに、前記補助ダイヤフラム９０と第２ダイヤフラム６０との間に流体を外部へ排出するための流体排出部９５を形成してもよい。図中の符号３０Ｂは弁機構体である。
【００４９】
補助ダイヤフラム９０は、弁室２０内を流通する流体が第２ダイヤフラム６０から透過あるいは漏洩した際に、前記流体が加圧手段８０に接触することを防止するように構成される。そして、透過あるいは漏洩した流体は、補助ダイヤフラム９０と第２ダイヤフラム６０との間に形成された流体排出部９５から比例電磁弁１０Ｂ外部に排出される。これにより、第２ダイヤフラム６０から流体が透過あるいは漏洩した場合であっても前記流体が加圧手段８０と接触することがなく、該加圧手段８０が腐食する等の不具合を防止することができる。
【００５０】
また、前記比例電磁弁１０Ｂでは、補助ダイヤフラム９０及び流体排出部９５を第２ダイヤフラム６０側に設けるように構成したが、これに限定されるものではなく、第１ダイヤフラム５０と加圧手段７０との間に補助ダイヤフラム及び流体排出部を形成してもよいし、第１ダイヤフラム５０と加圧手段７０との間及び第２ダイヤフラム６０と加圧手段８０との間の双方に補助ダイヤフラム及び流体排出部を形成してもよい。
【００５１】
なお、上記比例電磁弁１０Ａ、１０Ｂについては、前記比例電磁弁１０と同様に、流体制御機器１００，１１０，１２０，１３０に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の一実施例に係る比例電磁弁の閉弁状態の縦断面図である。
【図２】同比例電磁弁の開弁状態の縦断面図である。
【図３】第１ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より大きく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図である。
【図４】第２ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より大きく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図である。
【図５】第１ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より小さく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図である。
【図６】第２ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より小さく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図である。
【図７】通常時の可動鉄心の状態を表した要部断面図である。
【図８】通電時の可動鉄心の状態を表した要部断面図である。
【図９】任意の開度における第１ダイヤフラムの中間直径距離と圧力変動の関係を表したグラフである。
【図１０】任意の開度における第２ダイヤフラムの中間直径距離と圧力変動の関係を表したグラフである。
【図１１】駆動部材による加圧手段の入力信号と流量との関係を表したグラフである。
【図１２】本発明の比例電磁弁の二次側に流量計を配置した流体制御機器の回路図である。
【図１３】図９の流体制御機器が複数接続された流体制御機器の回路図である。
【図１４】本発明の比例電磁弁の二次側に２つの圧力センサを配置した流体制御機器の回路図である。
【図１５】本発明の比例電磁弁の二次側に１つの圧力センサを配置した流体制御機器の回路図である。
【図１６】サックバック機構が設けられた比例電磁弁の縦断面図である。
【図１７】図１６の比例電磁弁のサックバック機構が作動した状態を表した縦断面図である。
【図１８】補助ダイヤフラムが設けられた比例電磁弁の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  比例電磁弁
１１  ボディ本体
１２  枠体
１３  通電部
２０  弁室
２１  第１開口
２２  第２開口
２３  オリフィス部
２５  弁座
２６  第１開口側弁室
２７  第２開口側弁室
２８  接続流路
３０  弁機構体
３１  連結部
３２  伝達部材
４０  弁部
４５  膨出部
５０  第１ダイヤフラム
５１  第１ダイヤフラムの膜部
５２  第１ダイヤフラムの外周部
６０  第２ダイヤフラム
６１  第２ダイヤフラムの膜部
６２  第２ダイヤフラムの外周部
７０  スプリングによる加圧手段
８０  駆動部材による加圧手段
８１  筒状部材
８２  筒状部材の内壁
８３，８４  板バネ部材
８５  可動鉄心
８６  固定鉄心
８７  コイル
８８  環状補助部材
Ｌ１，Ｌ２  膜部最大径
Ｍ１，Ｍ２  中間直径距離
Ｏ  オリフィス径
Ｓ１，Ｓ２  膜部最小径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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